德州市降水及旱澇災害變化趨勢分析

石慧蘭，常 平，陳成國，楊玉霞，李正良

(山東省德州市氣象局，德州 253078)

近50年中國降水的變化表明:中國年平均降水量減少，平均10年減少2.9mm，華北大部地區(qū)、西北東部和東北地區(qū)，降水明顯減少，平均10年減少20～40mm［1］。干旱是中國最常見、影響最大的氣候災害，每年因干旱造成的糧食減產(chǎn)約占氣象災害造成糧食總損失的50%左右。雨澇是中國僅次于干旱的氣候災害，雨澇每年造成的糧食損失約占氣象災害造成糧食總損失的27.5%。由于干旱而帶來的水資源缺乏，致使華北地區(qū)人均水資源占有量只有全國平均值的1/6，耕地平均水資源占有量只有全國平均值的1/10［2］。近60年來，從整體來看，中國干旱面積呈現(xiàn)出弱的增加趨勢［3］。1950～2004年全國的洪澇受災面積表現(xiàn)出波動上升的趨勢，顯示出洪澇受災范圍擴大的特點［4］。黃會平等分析了1949～1998年中國大洪澇災害的若干特征，得出大洪澇災害的發(fā)生頻率在不斷增加、受災農(nóng)田面積波動上升［5］。德州市位于華北平原，地處魯西北，是山東省的降水最少區(qū)，旱澇災害頻發(fā)，造成嚴重的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失。該文翔實研究了德州市降水變化特征及造成的旱澇災害和連陰雨災害，對降水資源開發(fā)利用具有指導意義，有利于提高防御旱澇等災害能力。

1 資料與方法

該文資料取自1957～2009年德州11縣市氣象臺站觀測記錄和災情普查的全市范圍內(nèi)所有災情資料。規(guī)定1個縣域境內(nèi)出現(xiàn)旱災、澇災及連陰雨災分別統(tǒng)計為1次旱災、澇災及連陰雨災。

為定量地表示年降水量與旱災日數(shù)、澇災日數(shù)及連陰雨災次數(shù)的相關(guān)程度，采用相關(guān)系數(shù)，由以下公式計算［6］:

用t檢驗法對相關(guān)系數(shù)r進行顯著性檢驗［7］，計算統(tǒng)計量t:

2 降水量變化特征

2.1 年際變化特征

1957～2009年德州市11縣市年平均降水量555.1mm。圖1a是53年降水量變化圖，呈波動下降趨勢。1964年和1961年降水量最多，分別為1 028.9 mm和1 024.5 mm;2002年最少，僅為293.0 mm，1968年次之，為311.6 mm。用最小二乘法計算53年降水量線性變化趨勢函數(shù)為y= -1.829 6x+606.71，年降水量以18.3 mm/10年的趨勢減少。5年滑動平均顯示年降水量為波動下降。1957～1964年為上升趨勢，1964年升為峰值;1964～1968年呈下降趨勢，1968～1977年呈上升趨勢;1977～1989年呈下降趨勢;1989～1993年呈小幅波動上升，1993～2002年呈波動下降，2002年降為最低值;2002～2009年呈小幅波動上升。按年代際分析:1957～1960年平均503.0 mm，較常年偏少;60年代降水量最多，平均631.4 mm;70年代較常年偏多，平均594.3 mm;80年代較常年明顯偏少，平均506.2 mm;90年代略偏少，平均540.9 mm;2001～2009年偏少，平均533.1 mm。德州市降水集中出現(xiàn)在夏季，夏季平均降水量為365.2mm，占年降水量的65.8%;其次是秋季，平均降水量為89.7mm，占16.2%;春季平均降水量為75.9mm，占13.7%;冬季降水最少，平均降水量為24.4mm，占年降水量的4.4%。用最小二乘法計算53年四季降水量線性變化趨勢，春季降水量以3.57 mm/10年的趨勢增加，夏季降水量以22.06 mm/10年的趨勢減少，秋季降水量以0.75 mm/10年的趨勢增加，冬季降水量以0.56 mm/10年的趨勢減少。

2.2 全市分布特征

圖1b是德州市降水量空間分布圖，位于德州市東南部的齊河降水量最多，為612.6mm，其次是臨邑582.5 mm;位于西南部的武城降水量最少，為504.4mm，其次是夏津524.1mm。全市降水量總體分布特征為:東部降水量多，均在560mm以上，中部降水量在550～560mm之間，西部降水量少，在500～550mm之間。

圖1 德州市1957～2009年降水量變化 (a)、全市降水分布 (b)

3 旱、澇及連陰雨災害

3.1 旱災

圖2a是1957～2009年德州11縣市旱災變化圖，呈波動上升趨勢。德州市年平均旱災2.5次。1968年旱災次數(shù)最多，為9次，1986年、1992年次之，分別為8次;全市共有11年無旱災。用最小二乘法計算53年旱災次數(shù)變化趨勢，年旱災次數(shù)以0.235次/10年的趨勢增加。德州市旱災次數(shù)呈增加趨勢主要是由于降水量減少造成的。對年降水量與干旱次數(shù)進行相關(guān)分析，計算53年降水量與干旱次數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.39，呈負相關(guān)，用t檢驗法對相關(guān)系數(shù)r進行顯著性檢驗，計算統(tǒng)計量∣t∣=3.003，給定顯著性水平 α =0.01，t0.01(51)=2.68，∣ t∣ ＞t0.01，在 α =0.01顯著性水平上，年降水量與干旱次數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)是顯著的。

圖2 德州市1957～2009年旱 (a)、澇 (b)災害次數(shù)變化

3.2 澇災

圖2b是1957～2009年德州11縣市澇災變化圖，呈緩慢上升趨勢。德州市年平均澇災2.5次。1990年澇災次數(shù)最多，為13次，2003年次之，為10次;全市共14年無澇災。用最小二乘法計算53年澇災次數(shù)變化趨勢，年澇災次數(shù)以0.05次/10年的趨勢增加。德州市大于等于150.0mm降水日數(shù)呈增多趨勢，平均10年增加0.02天，魯西北極端災害性天氣氣候事件呈增加趨勢［8］，所以造成在降水量呈減少趨勢的背景下，而澇災次數(shù)呈增加趨勢。對年降水量與澇災次數(shù)進行相關(guān)分析，計算53年降水量與澇災次數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.67，呈正相關(guān)，用t檢驗法對相關(guān)系數(shù)r進行顯著性檢驗，計算統(tǒng)計量∣t∣=6.406，給定顯著性水平 α =0.001，t0.001(51)=3.51，∣ t∣ ＞t0.01，在 α =0.001 顯著性水平上，年降水量與澇災次數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)是顯著的。

圖3 德州市1957～2009年全市旱 (a)、澇 (b)災害分布

3.3 旱、澇災害分布

圖3a是德州市1957～2009年旱災次數(shù)空間分布圖，全市共有旱災135次，其中寧津最多，為22次，其次是德州18次，武城、陵縣分別為17次;齊河最少，僅兩次，臨邑次之，為3次。圖3b是德州市53年澇災次數(shù)空間分布圖，全市共有澇災135次，其中慶云最多，為21次，其次是禹城19次，臨邑16次;寧津澇災最少，為5次，其次是武城、齊河，分別為8次。由全市旱澇災害分布圖看出，德州市西部旱災多，東部澇災多。主要是因為西部降水量少，東部降水量多。

3.4 連陰雨災害

圖4a是1957～2009年德州11縣市連陰雨災害變化圖，呈緩慢下降趨勢。德州市年平均連陰雨災害0.87次。2007年連陰雨災次數(shù)最多，為5次，1964年、1985年、1993年次之，分別為4次;全市共32年無連陰雨災。用最小二乘法計算53年連陰雨災次數(shù)變化趨勢，年連陰雨災次數(shù)以0.009次/10年的趨勢下降。對年降水量與連陰雨災次數(shù)進行相關(guān)分析，計算53年降水量與連陰雨災次數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.33，呈正相關(guān)，用t檢驗法對相關(guān)系數(shù)r進行顯著性檢驗，計算統(tǒng)計量∣t∣=2.513，給定顯著性水平α =0.01，t0.01(51)=2.68，∣ t∣ ＜t0.01，在 α =0.01 的顯著性水平上，年降水量與連陰雨災次數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)是不顯著的。

德州市連陰雨災害主要出現(xiàn)在秋季，共24次，占全年連陰雨災害的52.2%;夏季次之，共16次，占全年的34.8%;春季連陰雨災害較少，為4次，占8.7%;冬季連陰雨災害最少，僅兩次，占4.4%。9月、10月出現(xiàn)連陰雨災害次數(shù)最多，分別為9次;其次是8月，為8次;7月、11月份分別為6次;4月為3次;6月為2次;2月、5月、12月份分別為1次;1月、3月無連陰雨災害。

圖4 德州市連陰雨災次數(shù)變化 (a)及全市分布 (b)

圖4b是德州市53年連陰雨災害次數(shù)空間分布圖，全市共有連陰雨災害46次，其中武城最多，為15次，其次是夏津11次;寧津、樂陵、齊河連陰雨災最少，分別為1次。由圖看出德州市西南部連陰雨災害多。主要因為德州西南部的夏津、武城是棉花生產(chǎn)基地，其他縣市是糧食生產(chǎn)基地。而德州連陰雨災害主要出現(xiàn)在秋季，此時正值棉花蕾鈴及吐絮期，導致棉花蕾鈴大量脫落，影響棉花裂鈴吐絮和摘拾，降低棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 結(jié)論

4.1 德州市年平均降水量555.1mm，平均10年減少18.3 mm

德州市已由原來的半濕潤氣候變化為半干旱氣候［9］。氣候持續(xù)干旱和降水量偏少造成德州市淺層地下水漏斗區(qū)逐年發(fā)展擴大［10］。農(nóng)業(yè)用水量的急劇上升導致黃河下游水量減少和斷流［11］。德州市農(nóng)業(yè)除了靠天降水就是開采地下水和引黃河水灌溉，水資源日趨緊張，嚴重短缺。要大力開展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)體系建設(shè)，將其列為新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，統(tǒng)一規(guī)劃，整體實施，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。加強人工集雨工程建設(shè)，整修開挖農(nóng)村蓄水坑塘，建設(shè)水庫，有效蓄存雨水。改善灌溉方法，避免大水漫灌，大力推廣滴灌、滲灌、管灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，提高水分利用率。合理開發(fā)空中云水資源，加強人工增雨。

4.2 德州市旱災平均10年增加0.235次

旱災增加主要是降水量減少造成的;澇災平均10年增加0.05次，主要是特大暴雨等極端災害性天氣氣候事件增加造成的;連陰雨災平均10年減少0.009次。德州市西部降水量少，東部降水量多，造成西部旱災多，東部澇災多。在全球變暖背景下，中國旱澇氣候災害的年際和年代際變化更加明顯，旱澇氣候災害仍是未來中國嚴重的自然災害之一［12］。要根據(jù)旱澇趨勢調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，推廣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，選擇耐旱、耐澇的優(yōu)良農(nóng)業(yè)生物品種。建立農(nóng)田墑情自動監(jiān)測與精準灌溉系統(tǒng)，依據(jù)墑情及作物需水關(guān)鍵期和需水量，結(jié)合天氣預報，確定作物最佳灌溉時間和灌溉量，提高農(nóng)業(yè)用水的有效性。

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